2018年7月10日固原市暴雨天气过程分析

马国涛 ，余文梅 ，龚晓丽 ，景 博 ，陈 炜 ，戴小景

（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏银川750002；2.宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏银川750002；3.固原市气象局，宁夏固原756000）

近些年，很多气象学者从暴雨形成的环流背景，层结稳定度等方面做出研究。研究表明：暴雨是在一定的环流形势下，伴随着中小尺度天气系统而形成的[1]。暴雨是固原市的主要灾害性天气之一，往往会造成严重的洪涝灾害，对农业生产、经济建设造成严重影响，威胁着人民的财产安全。

2018年7月10—11日，固原市出现了一次暴雨过程，降水给固原市区带来严重的城市内涝。根据民政部门统计，此次降雨造成小麦、胡麻、玉米等农作物严重受灾，部分房屋受损、倒塌。共造成西吉、隆德、泾源24个乡（镇）15 732户63 878人受灾，各类农作物受灾面积8631.2hm2，倒塌房屋527间，一般损坏房屋731间，预计直接经济损失超过5000万元。

本文利用2018年7月10日自动站降水资料、Micpas实况资料、NCEP再分析资料以及固原多普勒天气雷达资料，对7月10日发生在固原市范围内的一次暴雨天气从高低环流背景、大气层结指数、雷达降水回波和径向速度变化等方面进行了分析，为暴雨天气的监测、预报、预警提供参考依据。

1 天气过程概述及降水特点

7月10日08时至11日08时，固原市普降大到暴雨，降水分布呈现西北少东南多的特点，过程累积降水量为15.8～108.8 mm，最大降水量出现在泾源县黄花乡，为108.8 mm。各县区累计降水量如下：原州区27.7～78.6 mm，西吉17.3～8 0.9 mm，隆德25.9～97.2 mm，泾源 52.8～108.8 mm，彭阳 15.8～79.7 mm（见图 1）。

固原市193个自动站降水量之和逐小时变化情况如图2所示。从10日12时开始，降水量逐步增多，直到18时降水达到峰值，而后降水强度逐渐减弱，至7月11日08时整个降水过程结束，降水过程维持了近23个小时。

2 环流形势和环境风场分析

7月10日08时500 hPa中高纬呈明显的“两脊一槽”型（见图3），蒙古冷涡中心位于贝湖附近，588线有所北抬，固原市处于槽前西南气流中，这个深厚的冷槽移动缓慢，并且500 hPa上有明显的温度槽，且温度槽落后于高度槽，有利于槽的发展。

从7月10日08时700 hPa实况场可以看出（见图4），低层有明显的切变线位于固原市上空，固原市位于低空急流轴的左侧，有利于暴雨的形成。

3 物理量特征分析

3.1 层结不稳定指数分析

朱乾根等研究指出[2，3]，K指数、SI指数、CIN 等指数能够反映观测站上空的不稳定层结情况，通常可以将其应用于汛期的暴雨天气预报中。在固原市气象台灾害性天气预报指标中，SI指数≤0℃，K指数≥33.1℃。

K指数用来表征大气的层结稳定情况。K指数越大，层结越不稳定。本次过程中K指数起伏较大，自10日02时开始K指数显著增大，过程发生时一度维持在40℃以上的高值区，之后开始下降，至过程结束后，迅速下降至30℃以下。

从表l可以看出，SI指数在过程发生时从-0.55℃降至-1.78℃，表示大气层结非常不稳定。LS指数绝对值越大表示干暖盖越强，在过程中变化不明显。但是CIN指数由83.4增大至222，然后又迅速衰减至0。BI指数从-1.3降至-7.1。上述情况表明观测站上空大气层结是非常不稳定的。

表1 平凉探空站各项指数

3.2 假相当位温

假相当位温是把温度、气压、湿度包括在一起的一个综合物理量，其分布与强对流天气的发生发展有着密切的关系。当低层的水平梯度足够大时，说明有强的水平能量锋区存在，垂直方向上，随着高度降低，说明是对流不稳定层结，有利于强对流天气的发生发展[4]。从7日08时和14时假相当位温分布图来看（见图5），自青藏高原东南部有一个东北西南向的高能舌，固原市整个都处在350 K以上的高能区控制之下。

从假相当位温随时间变化剖面图（沿36°N，106°E）上可以明显看出（见图6），过程发生前后有一次明显增大然后衰减的过程。

3.3 垂直速度

垂直速度是促使水汽冷却凝结的条件。对于降水来说，促使水汽冷却凝结的主要条件是上升运动。10日08时至20时（见图7），400～700 hPa的垂直速度均为负值，显示这一层大气都以上升运动为主，其中最大上升速度中心出现在10日14时500～600 hPa附近，中心强度达-3.0 Pa/s。上述结果表明：此次暴雨垂直速度特征表现为高层辐散、低层辐合，并且处于深厚的上升运动区域。

4 雷达回波综合演变分析

4.1 雷达回波特征分析

相关研究表明：暴雨一般出现在强对流天气或者混合性降水天气中，而回波的合并或叠加也是暴雨产生的方式[1，3]。从7月10日上午11时左右回波开始增强，12时全市大部出现混合性降水回波，部分回波强度达40～45 dbz。强回波中心沿着西南东北走向移动，并且移动速度较慢，有利于降水维持和暴雨的形成（见图8）。

4.2 雷达速度特征分析

充足的水汽供应是形成暴雨的条件之一，而低空急流是向暴雨区输送水汽的重要通道[5]。在降水已经开始的情况下，预报服务人员可以通过多普勒天气雷达径向速度产品监测低空急流的变化情况，同时配合雷达回波和雷达降水量估测产品，从而判断降雨是否会继续以及落区。从图9可以看出，0～50km之间等距离圈之间的高度上（平均约3.5 km）存在一个东南风急流，急流中心强度约为20 m/s。并且这一急流维持时间长，从14时开始出现一直到18时左右，之后急流强度开始减弱。这个与固原市降水逐小时强度演变趋势相一致。

5 小结

此次暴雨天气过程维持时间长，影响范围较大，是在高空冷槽、低空急流和切变线相配合的环流背景下形成的。固原市位于低空西南急流轴的左侧，高低层配置为高层辐散，低层辐合。表征层结稳定的K指数和假相当位温均表现为一个高值区。在暴雨天气监测预报中，雷达回波和径向速度配合使用，可以更好地进行监测。